建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)研究畢業(yè)論文.doc

沈陽城市建設(shè)學(xué)院應(yīng)用科技學(xué)院畢業(yè)論文專 業(yè)： 建筑工程技術(shù) 姓 名： 佟 超 學(xué) 號： 140700154 2017年4月姓名佟 超專業(yè)建筑工程技術(shù) 論文題目大體積混凝土，無縫施工技術(shù)，溫度控制措施指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日評閱人（評語）意見：評閱人簽字：年 月 日摘 要工程結(jié)構(gòu)中的大體積混凝土如箱形基礎(chǔ)，施工期間混凝土水化熱引起的溫度作用和自身收縮等變形將產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，若設(shè)計(jì)和施工不當(dāng)就會產(chǎn)生危害性裂縫。過去，我國大都采用設(shè)置伸縮縫或后澆帶的方法來解決這種問題，但由于結(jié)構(gòu)的整體性、使用功能和建設(shè)工期等方面的原因，現(xiàn)對這類結(jié)構(gòu)均提出了無縫施工的要求，即在施工中不設(shè)伸縮縫或后澆帶，同樣能夠滿足設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量的要求。文章即提出了對這種無縫施工工藝的一些探討，以期能得到對溫度控制措施的一個(gè)全面的了解用以指導(dǎo)我們的現(xiàn)場施工。關(guān)鍵詞：大體積混凝土，無縫施工技術(shù)，溫度控制措施目錄摘要目錄第一章 引言11.1 概述11.2 大體積混凝土的特點(diǎn)2第二章 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理32.1 裂縫種類及成因32.2 大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原理42.2.l 水泥水化熱52.2.2 外界氣溫變化52.2.3 約束條件62.2.4 混凝土的收縮變形6第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制83.1控制混凝土溫升83.1.1 選用中低熱的水泥品種83.1.2 摻加外加劑83.1.3 粗細(xì)骨料選擇113.1.4控制溫度應(yīng)力123.1.5 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度153.2加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)163.2.1 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)要求163.2.2大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)措施173.3 加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測工作17第四章 結(jié)論19參考文獻(xiàn)20致謝2121第一章 引言1.1 概述在建筑工程中，混凝土、鋼筋混凝土是建筑結(jié)構(gòu)的主要材料。由于經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，建筑業(yè)向高、大、深和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展。工業(yè)建筑中的大型設(shè)備基礎(chǔ)；大型構(gòu)筑物的基礎(chǔ)；高層、超高層和特殊功能建筑的箱型基礎(chǔ)及轉(zhuǎn)換層；有較高承載力的樁基厚大承臺等都是體積較大的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，大體積混凝土已大量地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑之中。什么是大體積混凝土，目前國內(nèi)尚無統(tǒng)一的定義。只有普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程JGJ / 55-2000中認(rèn)為“混凝土結(jié)構(gòu)物中實(shí)體最小尺寸大于或等于lm的部位所用的混凝土簡稱大體積混凝土”，這種提法不夠科學(xué)準(zhǔn)確，因?yàn)楹芏嗒?dú)立基礎(chǔ)的最小尺寸大于lm，卻不是大體積，也有很多結(jié)構(gòu)最小尺寸小于lm，但體積較大，水化熱引起的變形也較大，應(yīng)列入大體積混凝土之列。美國混凝土學(xué)會認(rèn)為，大體積混凝土是“現(xiàn)場澆筑的混凝土，盡寸大到需要采取措施降低水化熱和水化熱引起的體積變化。以最大限度地減少混凝土的開裂。”美國混凝土學(xué)會還認(rèn)為應(yīng)考慮水化熱引起體積變化與開裂問題。國際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會海工混凝土設(shè)計(jì)與施工建議規(guī)定“凡是混凝土一次澆筑最小尺寸大于0.6m，特別是水泥用量大于400kg1m3時(shí)，應(yīng)考慮采用水化放熱慢的水泥或采取其他降溫散熱措施”。國外對大體積砼的定義，即考慮了混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸，同時(shí)也考慮了水泥水化熱引起體積變化與裂縫問題。參照國外的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，大體積混凝土的定義為:現(xiàn)場澆筑混凝土結(jié)構(gòu)的幾何尺寸較大，且必須采取技術(shù)措施以避免水泥水化熱及體積變化引起的裂縫，這類結(jié)構(gòu)稱為大體積混凝土。 1.2 大體積混凝土的特點(diǎn)“大體積混凝土”最早出現(xiàn)在水利水電工程中。在水利水電工程建設(shè)應(yīng)用中許多科研工作者對“大體積混凝土”已作了大量細(xì)致的研究，發(fā)展至今從理論到施工方法，施工方案及優(yōu)化控制等方面己比較成熟，并相應(yīng)制訂了一系列規(guī)定，例如：早在1933年1936年美國建成的大苦果重力壩，混凝土澆筑量達(dá)250萬立方米，并且未出現(xiàn)裂縫。我國的三峽大壩，在各方面都取得了很大的成功。但是，建筑大體積混凝土由于工程規(guī)模的大小、結(jié)構(gòu)形式、混凝土特點(diǎn)、配筋構(gòu)造及受荷情況都與水利水電類建筑物差異很大。建筑工程大體積混凝土相比于工大體積混凝土一般塊體較薄，體積較小；混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度高，單方混凝土水泥用量較大；連續(xù)性整體澆筑要求較高；結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物多屬于地下、半地下或室內(nèi)，受外界條件變化影響較小。此外，在混凝土溫度及溫度應(yīng)力的計(jì)算方法和采取的措施上，兩者也有很多差異。建筑工程中，大體積混凝土與一般混凝土也是不同的。大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)厚大、澆筑量大，工程條件復(fù)雜，且多為現(xiàn)澆超靜定結(jié)構(gòu)混凝土，施工技術(shù)和質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。因此，除了必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性以外，還應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)物的整體性和耐久性要求。第二章 大體積混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的機(jī)理2.1 裂縫種類及成因混凝土是由水泥漿、砂子和石子組成的水泥漿體和骨料的兩相復(fù)合型脆性材料。存在著兩種裂縫：肉眼看不見的微觀裂縫和肉眼看得見的宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土本身就有的，它的寬度僅25pm，主要有三種形式的微觀縫：砂漿與石子粘結(jié)面上的裂縫，稱為粘著裂縫；穿越砂漿的微裂縫，稱為水泥石裂縫；穿越骨料的微裂縫，稱為骨料裂縫。微觀裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)中的分布是不規(guī)則、不貫通的，并且肉眼看不見，因此有微觀裂縫的混凝土可以承受拉力。寬度不小于005mm的裂縫稱為宏觀裂縫，宏觀裂縫是由微觀裂縫擴(kuò)展而來的?；炷两Y(jié)構(gòu)的裂縫產(chǎn)生的原因主要有三種，一是由外荷載引起的；二是結(jié)構(gòu)次應(yīng)力引起的裂縫，這是由于結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀態(tài)和計(jì)算假設(shè)模型的差異引起的；三是變形應(yīng)力引起的裂縫，這是由溫度、收縮、膨脹、不均勻沉降等因素引起的結(jié)構(gòu)變形，當(dāng)變形受到約束時(shí)便產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫田?；炷恋暮暧^裂縫按其成因有荷載裂縫、變形裂縫、施工裂縫、堿骨料反應(yīng)裂縫。根據(jù)它們在結(jié)構(gòu)中的分布區(qū)域，一般可分為貫穿裂縫、深層裂縫及表面裂縫三類。混凝土表面裂縫一般是在干縮變形和混凝土自身溫度場變化的內(nèi)部約束或由于氣溫驟降而引起的。表面混凝土冷卻受內(nèi)部熱混凝土的約束而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)它們大于混凝土同齡期的抗拉強(qiáng)度時(shí)裂縫就會發(fā)生。如果不受其它因素的影響，一般不會形成貫穿裂縫或深層裂縫。內(nèi)部裂縫是在澆筑塊頂面上出現(xiàn)表面裂縫后，再在其上澆筑新混凝土，則原來的表面裂縫就變成了內(nèi)部裂縫。深層裂縫是出現(xiàn)在脫離基礎(chǔ)約束范圍以外的表面裂縫，在經(jīng)歷一個(gè)較長降溫的過程以后，如果內(nèi)部溫度較高，在混凝土塊內(nèi)部將形成一個(gè)溫度梯度比較陡的復(fù)雜溫度場，從而使裂縫向縱深發(fā)展，形成深層裂縫，其內(nèi)部仍是連續(xù)的。基礎(chǔ)貫穿裂縫是切斷混凝土結(jié)構(gòu)的大裂縫。混凝土澆筑溫度過高加上混凝土水化熱溫升，形成混凝土的最高溫度，當(dāng)降到施工期的最低溫度時(shí)，即產(chǎn)生基礎(chǔ)溫差，這種由于均勻降溫產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，當(dāng)其大于同齡期混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫?；A(chǔ)貫穿裂縫是混凝土變形受外界約束而發(fā)生的，它的整個(gè)斷面均受拉應(yīng)力，只要產(chǎn)生裂縫，就會形成貫穿裂縫。微裂縫是所有混凝土結(jié)構(gòu)都具有的，它的存在是正常的現(xiàn)象。它雖然對混凝土結(jié)構(gòu)的變形、強(qiáng)度有影響，但在設(shè)計(jì)規(guī)范中就已經(jīng)考慮到微裂縫對混凝土強(qiáng)度和抗裂性能的影響，對具體的結(jié)構(gòu)不需另加研究。但微裂縫的存在，結(jié)構(gòu)受力作用時(shí)，就會發(fā)展成宏觀裂縫。其基本過程是原始粘結(jié)裂縫的逐漸擴(kuò)大和新的粘結(jié)裂縫的出現(xiàn)，產(chǎn)生少量穿越砂漿的裂縫，穿越砂漿的裂縫發(fā)展較快，并出現(xiàn)局部穿越骨料的裂縫，各種裂縫迅速發(fā)展并逐漸貫通，形成貫穿裂縫。2.2 大體積混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生原理溫度，作為一種變形作用，在混凝土結(jié)構(gòu)中引起的裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫兩種。這兩種裂縫在不同程度上都屬于有害裂縫。由于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)物和大型設(shè)備基礎(chǔ)的出現(xiàn)，大體積混凝土也被廣泛采用，大體積混凝土結(jié)構(gòu)的溫度裂縫日益成為建筑工程技術(shù)人員面臨的技術(shù)難題。大體積混凝土的質(zhì)量問題是混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。造成結(jié)構(gòu)裂縫的原因是復(fù)雜的，綜合性的。但是，大體積混凝土從澆筑時(shí)起，到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度止，即施工期間產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫主要是水泥水化熱引起的溫度變化造成的。大體積混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，是其內(nèi)部矛盾發(fā)展的結(jié)果。矛盾的一方面是混凝土由于內(nèi)外溫差而產(chǎn)生的應(yīng)力和應(yīng)變，另一方面是外部約束和混凝土各質(zhì)點(diǎn)間的約束，要阻止這種應(yīng)變。一旦溫度應(yīng)力超過混凝土能承受的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即會出現(xiàn)裂縫。這是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因，現(xiàn)將產(chǎn)生裂縫的主要原因分述如下：2.2.l 水泥水化熱水泥水化過程中要放出一定的熱量。而大體積混凝土結(jié)構(gòu)物一般斷面較厚，水泥放出的熱量聚集在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部不易散發(fā)。通過實(shí)測，水泥水化熱引起的溫升，在水利工程中一般為1525C，而在建筑工程中一般為2030C，甚至更高。水泥水化熱引起的絕熱溫升，是與混凝土單位體積中水泥用量和水泥品種有關(guān)，并隨混凝土的齡期(時(shí)間)按指數(shù)關(guān)系增長，一般在1012天接近于最終絕熱溫升。但由于結(jié)構(gòu)物有一個(gè)自然散熱條件，實(shí)際上混凝土內(nèi)部的最高溫度，多數(shù)發(fā)生在混凝土澆筑后的最初35天。由于混凝土的導(dǎo)熱性能差，澆筑初期混凝土的強(qiáng)度和彈性模量都很低，對水化熱引起的急劇溫升約束不大，相應(yīng)的溫度應(yīng)力也較小。隨著混凝土齡期的增長，彈性模量的增高，對混凝土內(nèi)部降溫收縮的約束也就愈來愈大，以至產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)混凝土的抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開始出現(xiàn)溫度裂縫。2.2.2 外界氣溫變化大體積混凝土在施工階段，外界氣溫的變化影響是顯而易見的，因?yàn)橥饨鐨鉁赜??；炷恋臐仓囟纫灿?；而外界溫度下降，又增加混凝土的降溫幅度，特別是氣溫驟降，會大大增加外層混凝土與內(nèi)部混凝土的溫度梯度，這對大體積混凝土是極為不利的。混凝土內(nèi)部的溫度是水化熟的絕熱溫度，澆注溫度和結(jié)構(gòu)物的散熱降溫等各種溫度疊加，而溫度應(yīng)力則是由溫差引起的溫度變形造成的；溫差愈大，溫度應(yīng)力也愈大。同時(shí)，在高溫條件下，大體積混凝土不易散熱，混凝土內(nèi)部的最高溫度一般在6065C，并且有較大的連續(xù)時(shí)間(與結(jié)構(gòu)尺寸和澆筑塊體厚度有關(guān))。在這種情況下，研究合理的溫度控制措施，防止混凝土內(nèi)外溫差引起的過大溫度應(yīng)力，就顯得更為重要。2.2.3 約束條件各種結(jié)構(gòu)物在變形變化過程中，必然會受到一定的“約束”或“抑制”而阻礙變形，這就是指的約束條件。約束條件一般可概括為兩類：即外約束和內(nèi)約束(亦稱自約束)。外約束指結(jié)構(gòu)物的邊界條件，一般指支座或其它外界因素對結(jié)構(gòu)物變形的約束。內(nèi)約束指較大斷面的結(jié)構(gòu)，由于內(nèi)部非均勻的溫度及收縮分布，各質(zhì)點(diǎn)變形不均勻而產(chǎn)生的相互約束。具有大斷面的結(jié)構(gòu)，其變形還可能受到其它物體的宏觀約束。大體積混凝土由于溫度變化會產(chǎn)生變形，而這種變形又受到約束，便產(chǎn)生了應(yīng)力，這就是溫度變化引起的應(yīng)力狀態(tài)。而當(dāng)應(yīng)力超過某一數(shù)值，便引起裂縫。2.2.4 混凝土的收縮變形混凝土中80的水分要蒸發(fā)，約20的水分是水泥硬化所必須的?；炷了饔卯a(chǎn)生的體積變形，稱為“自身體積變形”，該變形主要取決于膠凝材料的性質(zhì)，對于普通水泥混凝土來說，大多數(shù)為收縮變形，少數(shù)為膨脹變形，一般在-50+50 x l0-6曠范圍內(nèi)。如果以混凝土溫度線膨脹系數(shù)為10x0-6計(jì)，當(dāng)混凝土的自身體積變形從-0 x l0-6擊變至50 x l0-6時(shí)，即相當(dāng)于溫度變化10引起的變形，這一數(shù)值是相當(dāng)可觀的。目前，補(bǔ)償收縮混凝土的研究和發(fā)展逐漸認(rèn)識到，如果有意識地控制和利用混凝土的自身體積膨脹，有可能大大改善某些混凝土的抗裂性。但對于普通水泥混凝土，由于大部分屬于收縮的自身體積變形，數(shù)量級較小，一般在計(jì)算中忽略不計(jì).如前指出，在混凝土中尚有80的游離水分需要蒸發(fā)。多余水分的蒸發(fā)會引起混凝土體積的收縮(干縮)，這種收縮變形不受約束條件的影響。若有約束，即可引起混凝土的開裂，并隨齡期的增長而發(fā)展?；炷恋氖湛s機(jī)理比較復(fù)雜，其最大的原因，可能是內(nèi)部孔隙水蒸發(fā)變化時(shí)引起的毛細(xì)管引力。收縮在很大程度上是有可逆現(xiàn)象的。如果混凝土收縮后，再處于水飽和狀態(tài)，還可以恢復(fù)膨脹并幾乎達(dá)到原有的體積干濕交替將引起混凝土體積的交替變化，這對混凝土是很不利的。此外，影響混凝土收縮的因素很多，主要是水泥品種和混合材、混凝土的配合成分，化學(xué)外加劑以及施工工藝，特別是養(yǎng)護(hù)條件等。第三章 大體積混凝土溫度裂縫控制3.1控制混凝土溫升大體積混凝土結(jié)構(gòu)在降溫階段，由于降溫和水分蒸發(fā)等原因產(chǎn)生收縮，再加上存在外約束不能自由變形而產(chǎn)生溫度應(yīng)力。因此，控制水泥水化熱引起的溫升，即減小了降溫溫差，這對降低溫度應(yīng)力、防止產(chǎn)生溫度裂縫能起釜底抽薪的作用。為控制大體積混凝土結(jié)構(gòu)因水泥水化熱而產(chǎn)生的溫升，需采取相應(yīng)的施工措施。3.1.1 選用中低熱的水泥品種混凝土升溫的熱源是水泥水化熱，在施工中應(yīng)選用水化熱較低的水泥以及盡量降低單位水泥用量。為此，施工大體積混凝土結(jié)構(gòu)多用325#、425#礦渣硅酸鹽水泥。3.1.2 摻加外加劑為了滿足送到現(xiàn)場的商品混凝土具有一定坍落度，如單純增加單位水泥用量，不僅多用水泥，加劇混凝土收縮，而且會使水化熱增大，容易引起開裂。因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)耐饧觿?.減水劑：混凝土材料是由水泥、砂石骨料、化學(xué)外加劑和外摻礦物活性材料組成的復(fù)合材料，其性能是由各組成材料的性能和摻量(配合比)決定的，低熱補(bǔ)償收縮大體積混凝土也是一種混凝土。其性能也由其組成材料的性能和摻量決定。依據(jù)現(xiàn)有材料的特性，分析配制低熱補(bǔ)償收縮大體積混凝土的可行性。目前國際上通用的高效減水劑主要有兩類:第一類是以磺酸鹽甲醛縮合物為代表的磺化煤焦油系減水劑，第二類是以三聚氰胺磺酸鹽甲醛縮合物為代表的樹脂系減水劑。高效減水劑屬陰離子表面活性劑，在其很長的碳?xì)滏溕虾写罅康臉O性基，當(dāng)它吸附于水泥顆粒表面時(shí)，在水泥顆粒周圍形成了擴(kuò)散雙電位層，使水泥顆粒相互排斥而保持較好的分散狀態(tài)，并使水的表面漲力降低，從而大大提高了水泥漿體的流動(dòng)性。和未摻高效減水劑的混凝土相比，采用同樣的塌落度，摻高效減水劑的混凝土可大大減小水灰比。高效減水劑使用后，不僅能降低水灰比，而且能使混凝土拌合物中的水泥更為分散，從而使硬化后的空隙率及孔隙分布情況得到進(jìn)一步改善。通過試驗(yàn)，在同樣水灰比情況下，摻高效成水劑的混凝土28天強(qiáng)度比不摻高效成水劑的混凝土要多，且塌落度增加很大。在保證相同塌落度條件下，摻高效減水劑的混凝土3天和7天強(qiáng)度能提高50%70%，28天強(qiáng)度提高40%以上。木質(zhì)素磺酸鈣屬陰離子表面活性劑，對水泥顆粒有明顯的分散效應(yīng)，并能使水的表面張力降低而引起加氣作用。因此，在混凝土中摻入水泥重量025的木鈣減水劑(即木質(zhì)素磺酸鈣)，它不僅能使混凝土和易性有明顯的改善，同時(shí)又減少了10左右的拌合水，節(jié)約10左右的水泥，從而降低了水化熱。近年來，開發(fā)一種新型“減低收縮劑，常用的有UEA，AEA，是摻入后可使混凝土空隙中水分表面張力下降從而減少收縮的新材料，它可減少收縮40-60，但是能否起到有效地控制收縮裂縫的作用，還應(yīng)注重其適用條件和后期收縮。因此，要提高混凝土的強(qiáng)度，摻高效減水劑是很有效的措施。但是，摻高效減水劑的混凝土拌合物凝結(jié)時(shí)間可稍許提前并且塌落度損失較快。因此，大體積混凝土施工時(shí)易使用緩凝型高效減水劑。摻入緩凝高效減水劑既可減少混凝土的單位用水量，滿足稠度的要求，又能提高混凝土的和易性，延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，降低水化熱。2.膨脹劑：膨脹混凝土的膨脹性能主要來源于膨脹水泥或摻加膨脹劑的水化作用。目前應(yīng)用較多的是UEA混凝土膨脹劑，它是一種特制的硫鋁酸鹽膨脹劑，主要由無水硫鋁酸鈣。它加到普通水泥中與水拌合后，使混凝土的強(qiáng)度和膨脹發(fā)展相協(xié)調(diào)。膨脹混凝土的強(qiáng)度分自由膨脹強(qiáng)度和約束膨脹強(qiáng)度。自由強(qiáng)度常隨膨脹值增加而下降，而約束強(qiáng)度則有所提高。因一定的膨脹結(jié)晶能夠使混凝土更加致密，毛細(xì)孔減小，界面結(jié)構(gòu)得到改善，從而使強(qiáng)度提高。在混凝土中摻入膨脹劑，混凝土在硬化過程中產(chǎn)生體積膨脹，這部分膨脹可以部分或全部補(bǔ)償硬化過程中冷縮和干縮，減少或避免混凝土的開裂。3.粉煤灰：粉煤灰是從燒煤粉的鍋爐煙氣中收集的粉狀灰粒，國外把它叫做“飛灰”或者“磨細(xì)燃料灰”。把粉煤灰摻入混凝土中，就制成粉煤灰混凝土因?yàn)檫@種混凝土能夠節(jié)約礦物資源和能源，減少環(huán)境污染，改善混凝土性能，因此它是一種經(jīng)濟(jì)的改性混凝土，開發(fā)利用粉煤灰混凝土技術(shù)已引起國內(nèi)外工程界人士的高度重視。粉煤灰的礦物組成相當(dāng)復(fù)雜。目前在混凝土中應(yīng)用較多的低鈣粉煤灰主要有六 種礦物組分，即玻璃微珠、海綿狀玻璃體、石英、氧化鐵、碳粒，硫酸鹽等。這六種礦物的含量較多，對粉煤灰的影響也較大。由于，粉煤灰具有火山灰活性效應(yīng)，在混凝土中摻入粉煤灰可以提高混凝土的密實(shí)性。齡期越長，反應(yīng)越完全，混凝土越密實(shí)，混凝土的強(qiáng)度也越高。同時(shí)，粉煤灰具有膠凝作用和減水作用(優(yōu)質(zhì)粉煤灰)。在混凝土中摻加粉煤灰，改善了混凝土的和易性，降低了水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙，粉煤灰取代部分水泥后，早期水化熱明顯降低，對于大體積混凝土工程摻粉煤灰的混凝土能使溫度峰值顯著降低，出現(xiàn)峰值溫度的時(shí)間也能推遲。但是，摻入粉煤灰后增加了混凝土的干縮，并且早期強(qiáng)度有所降低，這在實(shí)際工程中應(yīng)予以注意。綜上所述，在大體積混凝土中摻入U(xiǎn)型膨脹劑能使混凝土產(chǎn)生適度微膨脹來補(bǔ)償收縮，在有約束的條件下，在混凝土中建立自應(yīng)力，混凝土凝固后，仍存在微弱的膨脹和內(nèi)應(yīng)力，可補(bǔ)償混凝土的收縮;摻入粉煤灰，改善了混凝土的和易性，增加了膠凝物質(zhì)，降低了混凝土的水灰比，減少了多余水份蒸發(fā)后形成的孔隙。粉煤灰替代水泥，使水化熱明顯降低，對于大體積混凝土工程，可降低混凝土內(nèi)部溫度;摻入高效減水劑和緩凝劑可減少混凝土單位用水量，滿足稠度要求，提高混凝土和易性，滿足泵送要求，并能延長凝結(jié)時(shí)間，降低水化熱。3.1.3 粗細(xì)骨料選擇為了達(dá)到預(yù)定的要求，同時(shí)又要發(fā)揮水泥最有效的作用，粗骨料應(yīng)達(dá)到最佳的最大粒徑。對于大體積鋼筋混凝土，粗骨料的規(guī)格往往與結(jié)構(gòu)物的配筋間距、模板形狀以及混凝土澆筑工藝等因素有關(guān)。宜優(yōu)先采用以自然連續(xù)級配的粗骨料配制混凝土。因?yàn)橛眠B續(xù)級配粗骨料配制的混凝土具有較好的和易性、較少的用水量和水泥用量以及較高的抗壓強(qiáng)度。在石子規(guī)格上可根據(jù)施工條件，盡量選用粒徑較大、級配良好的石子。因?yàn)樵龃蠊橇狭?，可減少用水量，而使混凝土的收縮和泌水隨之減少。同時(shí)亦可減少水泥用量，從而使水泥水化熱減小，最終降低了混凝土的溫升。當(dāng)然骨料粒徑增大后，容易引起混凝土的離析，因此必須優(yōu)化級配設(shè)計(jì)，施工時(shí)加強(qiáng)攪拌、澆筑和振搗工作。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，采用5-25mm石子每立方米混凝土可減少用水量15kg左右，在相同水灰比的情況下，水泥用量可減少20kg左右。粗骨料顆粒的形狀對混凝土的和易性和用水量也有較大的影響。因此，粗骨料中的針、片狀顆粒按重量計(jì)應(yīng)不大于15。細(xì)骨料以采用中、粗砂為宜。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)資料表明，當(dāng)采用細(xì)度模數(shù)為279、平均粒徑為038的中、粗砂，它比采用細(xì)度模數(shù)為212、平均粒徑為0336的細(xì)砂，每立方米混凝土可減少用水量2025kg，水泥用量可相應(yīng)減少2835kg。這樣就降低了混凝土的溫升和減小了混凝土的收縮。泵送混凝土的輸送管道除直管外，還有錐形管、彎管和軟管等。當(dāng)混凝土通過錐形管和彎管時(shí)，混凝土顆粒間的相對位置就會發(fā)生變化，此時(shí)如混凝土的砂漿量不足，便會產(chǎn)生堵管現(xiàn)象。所以在級配設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)提高一些砂率是完全必要的，但是砂率過大，將對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。因此在滿足可泵性的前提下，應(yīng)盡可能使砂率降低。另外，砂、石的含泥量必須嚴(yán)格控制。根據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，砂、石的含泥量超過規(guī)定，不僅會增加混凝土的收縮，同時(shí)也會引起混凝土抗拉強(qiáng)度的降低，對混凝土的抗裂是十分不利的。因此在大體積混凝土施工中建議將石子的含泥量控制在小于1，砂的含泥量控制在小于2。3.1.4 控制溫度應(yīng)力由于大體積混凝土體積較大，如果完全不能散熱，混凝土處于絕熱狀態(tài)，上層覆蓋新混凝土后，受到新混凝土中水化熱的影響，老混凝土中的溫度還會略有回升，過了第二個(gè)溫度高峰以后，溫度繼續(xù)下降，最后降低到最終穩(wěn)定溫度，該點(diǎn)溫度在持續(xù)下降過程中，受到外界氣溫變化的影響還會隨著時(shí)間而有一定的波動(dòng)。 1.混凝土溫度應(yīng)力的發(fā)展過程 由于混凝土彈性模量隨著齡期而變化，在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中，溫度應(yīng)力發(fā)展過程分三個(gè)階段。（1）早期應(yīng)力:自澆筑混凝土開始，至水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)止，一般約一個(gè)月左右。這個(gè)階段有兩個(gè)特點(diǎn):一是水化作用而放出大量的水化熱，引起溫度場的急劇變化;二是混凝土彈性模量隨著時(shí)間而急劇變化。（2）中期應(yīng)力:自水泥放熱作用基本結(jié)束時(shí)至混凝土冷卻到最終穩(wěn)定溫度時(shí)，這個(gè)時(shí)期中溫度應(yīng)力是由于混凝土的冷卻及外界溫度變化所引起的，這些應(yīng)力與早期產(chǎn)生的溫度應(yīng)力相疊加。在此期間混凝土的彈性模量還有一些變化，但變化幅度較。 （3）晚期應(yīng)力:混凝土完全冷卻以后的運(yùn)行時(shí)期，溫度應(yīng)力主要是由外界氣溫變化所引起的，這些應(yīng)力與早期和中期的殘余應(yīng)力相疊加形成了混凝土晚期應(yīng)力。 2.混凝土溫度應(yīng)力的類型 （1）自生應(yīng)力 邊界上沒有受到任何約束或者完全靜定的結(jié)構(gòu)，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度是線性分布的，即不產(chǎn)生應(yīng)力，如果結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度是非線性分布的，由于結(jié)構(gòu)本身的互相約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，稱為自生應(yīng)力。例如，混凝土冷卻時(shí)，表面溫度較低，內(nèi)部較高，表面的溫度收縮變形受到內(nèi)部的約束，在表面出現(xiàn)拉應(yīng)力，在內(nèi)部出現(xiàn)壓應(yīng)力。 （2）約束應(yīng)力結(jié)構(gòu)的全部或部分邊界受到外界約束，溫度變化時(shí)不能自由變形而引起的應(yīng)力。例如，混凝土澆筑塊冷卻時(shí)受到基礎(chǔ)的約束而產(chǎn)生的應(yīng)力，在靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)只會出現(xiàn)自生應(yīng)力，但在超靜定結(jié)構(gòu)內(nèi)可能同時(shí)出現(xiàn)自生應(yīng)力和約束應(yīng)力，而且兩種應(yīng)力互相疊加。 3.混凝土溫度應(yīng)力的分析 大體積混凝土的變形主要是:溫度變化產(chǎn)生變形，變形產(chǎn)生應(yīng)力，所以分析混凝土溫度應(yīng)力的發(fā)展過程和分布規(guī)律，首先分析溫度場。根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件，施工方法及混凝土的熱學(xué)特性，按照傳導(dǎo)原理進(jìn)行計(jì)算。 大體積混凝土溫度應(yīng)力的研究包括兩個(gè)方面的內(nèi)容:一是結(jié)構(gòu)的溫度場，二是結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場。目前結(jié)構(gòu)的溫度場問題己解決，而應(yīng)力場問題尚處于研究階段，許多理論計(jì)算方法都很復(fù)雜。 大體積混凝土溫度場既可計(jì)算，也可進(jìn)行實(shí)際測量，而應(yīng)力場的測試卻不穩(wěn)定，目前比較先進(jìn)的是冶金部建筑研究總院開發(fā)的混凝土溫度應(yīng)力傳感器測試溫度應(yīng)力。這在實(shí)際施工中不易做到，測試也很容易出現(xiàn)誤差。我們設(shè)想，在實(shí)際工程中，直接控制溫度來保證施工的澆筑強(qiáng)度和混凝土的溫升在控制范圍之內(nèi)，以此來實(shí)現(xiàn)混凝土的溫度應(yīng)力小于其抗拉強(qiáng)度。使大體積混凝土施工不出現(xiàn)裂縫，保證大體積混凝土的施工質(zhì)量。4.降低混凝土的絕熱升溫(1)減少水泥用量水泥水化放熱是混凝土升溫的內(nèi)熱源，降低水泥用量，就減少了水化熱。一般方法有:減小坍落度，摻大塊石，減小砂率，使用減水劑，緩凝劑，摻混合材(如粉煤灰)，采用先進(jìn)的攪拌工藝。 (2)使用低熱水泥 選用水化熱低的水泥，優(yōu)先選用大壩水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山炭質(zhì)硅酸鹽水泥，減少水化熱引起的絕熱溫升。(3)降低澆筑溫度澆筑溫度低可以降低最高溫升。盡量避免炎熱的夏季施工，不宜中午澆筑，對原材料實(shí)行預(yù)冷卻等，盡可能降低澆筑溫度。（4）降低當(dāng)量溫差 當(dāng)量溫差是由于干縮引起的，應(yīng)減小干縮率。影響干縮率的主要因素有骨料，養(yǎng)護(hù)條件，水灰比，摻合料等。 (5)強(qiáng)制降溫 在混凝土內(nèi)部預(yù)埋水管，通入冷卻水，降低混凝土內(nèi)部的最高溫度。 5.減小約束 (l)減小外部約束大體積混凝土一般是厚實(shí)體重的整澆結(jié)構(gòu)物，地基對其約束十分明顯，這是Y起約束收縮，產(chǎn)生裂縫的一個(gè)主要因素。減小地基約束的方法是設(shè)置滑動(dòng)層，即了塊體與地基之間設(shè)置砂墊層或?yàn)r青油氈層，允許塊體自由變形，避免開裂。（2）減小內(nèi)部約束內(nèi)部約束主要是內(nèi)外溫差過大造成的，解決的方法是加強(qiáng)保溫養(yǎng)護(hù)，控制內(nèi)外溫差、降溫速率，保證濕度。保溫法有覆蓋法，暖棚法，蓄水法。覆蓋法就是在混凝土澆筑完畢，用保溫材料(如油布，鋸末，草袋，塑料布等)覆蓋在混凝土上面;暖棚法是在塊體上面搭設(shè)大棚，通過人工加熱使棚內(nèi)空氣滿足溫控條件。蓄水法就是在混凝土終凝后，在塊體表面蓄一定高度的水，利用水的導(dǎo)熱系數(shù)低，達(dá)到隔熱降溫效果。綜上所述，控制大體積混凝土裂縫的方法很多，而且各種方法之間是相互關(guān)連相互制約的。3.1.5 控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度為了降低大體積混凝土總溫升和減少結(jié)構(gòu)的內(nèi)外溫差，需要先控制混凝土的出機(jī)溫度和澆筑溫度?；炷恋脑牧现惺拥谋葻彷^小，但其在每立方米混凝土中所占的重量較大；水的比熱最大，但它的重量在每立方米混凝土中只占一小部分。因此對混凝土出機(jī)溫度影響最大的是石子及水的溫度，砂的溫度次之，水泥的溫度影響很小。為了進(jìn)一步降低混凝土的出機(jī)溫度，其最有效的辦法就是降低石子的溫度。在氣溫較高時(shí)，為防止太陽的直接照射，可在砂、石堆場搭設(shè)簡易遮陽裝置，必要時(shí)須向骨料噴射水霧或使用前用冷水沖洗骨料?；炷翉臄嚢铏C(jī)出料后，經(jīng)攪拌運(yùn)輸車運(yùn)輸、卸料、泵送、澆筑、振搗、平倉等工序后的混凝土溫度稱為澆筑溫度。關(guān)于澆筑溫度的控制，我國有些規(guī)范提出不得超過25，否則必須爭取特殊的技術(shù)措施的規(guī)定。美國ACI施工手冊中規(guī)定不得超過32；日本土木學(xué)會施工規(guī)程中規(guī)定不得超過30；日本建筑學(xué)會鋼筋混凝土施工規(guī)程中規(guī)定不得超過35。在土建工程的大休積鋼筋混凝土施工中，澆筑溫度對結(jié)構(gòu)物的內(nèi)外溫差影響不大，因此對主要受早期溫度應(yīng)力影響的結(jié)構(gòu)物，沒有必要對澆筑溫度控制過嚴(yán)。但是考慮到溫度過高會引起較大的干縮以及給混凝土的澆筑帶來不利影響，適當(dāng)限制澆筑溫度是合理的。建議最高澆筑溫度控制在40以下為宜，這就要求在常規(guī)施工情況下合理選擇澆筑時(shí)間，完善澆筑工藝以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)工作。3.2 加強(qiáng)混凝土的保溫和養(yǎng)護(hù)剛澆筑的混凝土強(qiáng)度低、抵抗變形能力小，如遇到不利的溫濕度條件，其表面容易發(fā)生有害的冷縮和干縮裂縫。保溫的目的是減小混凝土表面與內(nèi)部溫差及表面混凝土溫度梯度，防止表面裂縫的發(fā)生。無論在常溫還是在負(fù)溫下施工，混凝土表面都需覆蓋保溫層。常溫保溫層，可以對混凝土表面因受大氣溫度變化或雨水襲擊的溫度影響起到緩沖作用；負(fù)溫保溫層則根據(jù)工程項(xiàng)目地點(diǎn)、氣溫以及控制混凝土內(nèi)外溫差等條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。但負(fù)溫保溫層必須設(shè)置不透風(fēng)材料覆蓋層，否則效果不夠理想。保溫層兼有保濕的作用，如果用濕砂層，濕鋸末層或積水保濕效果尤為突出，保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。3.2.1 大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)要求1.在大體積混凝土保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進(jìn)行監(jiān)測，現(xiàn)場實(shí)測是控制大體積混凝土施工中是一重要環(huán)節(jié)：根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果可隨時(shí)掌握與溫控施工控制數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)(里外溫差、最高溫升及降溫速度等)，可根據(jù)這些實(shí)測結(jié)果調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施以滿足溫控指標(biāo)的要求。2.保溫養(yǎng)護(hù)的時(shí)間，應(yīng)根據(jù)溫度應(yīng)力(包括混凝土收縮產(chǎn)生的應(yīng)力)加以控制確定，如何時(shí)開始覆蓋保溫材料對保溫最有利呢?目前施工單位大都在混凝土表層終凝后就開始覆蓋保溫層，這無疑偏早，合理的保溫時(shí)間應(yīng)從混凝土降溫時(shí)開始，這是因?yàn)椋?)混凝土在升溫階段基本上處于受壓狀態(tài)(表面拉應(yīng)力非常小)，混凝土出現(xiàn)裂縫的機(jī)會非常小；2)如果在升溫階段開始保溫，這實(shí)際上是進(jìn)行混凝土蓄熱，勢必提高了混凝土的最高溫升，根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，混凝土保溫開始至少在混凝土澆筑3d以后進(jìn)行；3)大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)期不得少于28天，保溫層覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行。3.保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)保持混凝土表面濕潤。保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。有資料表明，潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土極限拉伸值比干燥養(yǎng)護(hù)時(shí)要大2050。4.具有保溫性能良好的材料可以用于混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)中。在大體積混凝土施工中可因地制宜地采用保溫性能好，又便宜的材料作為大體積混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)，如塑料薄膜、草袋等。5.在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，不得采用強(qiáng)制、不均勻的降溫措施。否則，易使大體積混凝土產(chǎn)生裂縫。6.在大體積混凝土拆模后，應(yīng)采取預(yù)防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等措施。當(dāng)采用木模板，而且木模板又作為保溫養(yǎng)護(hù)措施的一部份時(shí)，木模板的拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)保溫養(yǎng)護(hù)的要求確定。3.2.2大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)措施1.蓄水養(yǎng)護(hù)?；炷两K凝后，在其表面蓄存一定深度的水，采取蓄水養(yǎng)護(hù)是一種較好的方法。我國許多工程曾經(jīng)采用，并取得良好的效果。水的導(dǎo)熱系數(shù)為058w(mK)，具有一定的隔熱保溫作用。這樣可以延緩混凝土內(nèi)部水化熱的降溫速率，縮小混凝土中心和表面的溫度差值，從而可防止混凝土的裂縫開展。2.表面保溫層養(yǎng)護(hù)。在混凝土的表面鋪設(shè)各種保溫材料，可以有效地防止混凝土表面的熱量散失，降低新澆筑混凝土的表面與內(nèi)部之間的溫差，延緩混凝土的降溫速率。3.盡快回填土。在大體積混凝土結(jié)構(gòu)拆模后，宜盡快回填土，用土體保溫避免氣溫驟變時(shí)產(chǎn)生有害影響，亦可延緩降溫速率，避免產(chǎn)生裂縫。我國有的大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程就因?yàn)椴鹉：笪椿靥钔炼L期暴露在外，結(jié)果引起裂縫。3.3 加強(qiáng)混凝土的溫度監(jiān)測工作溫度控制是大體積混凝土施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也是防止溫度裂縫的關(guān)鍵。加強(qiáng)施工監(jiān)測工作在大體積混凝土的凝結(jié)硬化過程中，及時(shí)摸清大體積混凝土不同深度溫度場升降的變化規(guī)律，隨時(shí)監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度情況，以便有的放矢地采取相應(yīng)的技術(shù)措施，確?；炷敛划a(chǎn)生過大的溫度應(yīng)力，避免溫度裂縫的發(fā)生，具有非常重要的作用。監(jiān)測混凝土內(nèi)部的溫度，可采用在混凝土內(nèi)部不同部位埋設(shè)銅熱傳感器，用混凝土溫度測定記錄儀進(jìn)行施工全過程的跟蹤監(jiān)測，做到全面、及時(shí)、均勻地控制大體積混凝土溫度情況。為了準(zhǔn)確地了解混凝土內(nèi)部溫度場的分布情況，除需要按設(shè)計(jì)要求布置一定數(shù)量的傳感器外，還要確保埋入混凝土中的每個(gè)傳感器具有較高的可靠性。因此，必須對傳感器進(jìn)行封裝，封裝的工序一般包括：初篩、熱老化處理、絕緣試驗(yàn)、饋線焊接和密封。目前在工程上所用的混凝土測定記錄儀，不僅可顯示讀數(shù)，而且還自動(dòng)記錄各測點(diǎn)的溫度，能及時(shí)繪制出混凝土內(nèi)部溫度變化曲線，隨時(shí)可對照理論計(jì)算